Ще не так давно за історичними мірками про мозок говорили як про «чорну скриньку», процеси всередині якої залишалися таємницею. Досягнення науки останнього часу вже не дозволяють заявляти про це настільки ж категорично. Однак, як і раніше, після експериментів з мозком куди більше питань, ніж однозначних відповідей.
Розпізнати в цій, що має космічні численні параметри і знаходиться в постійному русі системі механізми, які можна було б співвіднести з тим, що ми називаємо пам'яттю і мисленням, вкрай складно. Часом для цього доводиться проникати безпосередньо в голову. У самому прямому фізичному сенсі ставити експерименти з мозком і свідомістю. Що б там не говорили захисники живої природи, але експериментувати над мозком макак і щурів дослідникам поки ніхто не забороняв. Однак коли йдеться про мозок людини - живий мозок, зрозуміло, - експерименти на ньому практично неможливі з міркувань права та етики. Проникнути всередину «сірої речовини» можна лише, що називається, за компанію з медициною.
Експерименти над мозком і свідомістю дуже давно хвилюють вчений світ.
Дроти в голові
Одним з таких шансів, наданих вченим, що ставлять експерименти з мозком і свідомістю, стала необхідність хірургічного лікування важких випадків епілепсії, які не піддаються медикаментозній терапії. Причиною захворювання стають уражені ділянки серединної скроневої частки. Саме ці області необхідно видалити методами нейрохірургії, проте насамперед їх треба виявити, щоб, так би мовити, не «відхопити зайвого».
Американський нейрохірург Іцхак Фрід з Каліфорнійського університету (Лос-Анджелес) ще в 1970-х став одним з перших, хто застосував для цієї мети технологію введення безпосередньо в кору головного мозку електродів товщиною 1 мм. У порівнянні з розміром нервових клітин електроди мали циклопічні розміри, проте навіть такого грубого інструменту було достатньо, щоб зняти усереднений електросигнал від деякої кількості нейронів (від тисячі до мільйона). В принципі, для досягнення суто медичних цілей цього було достатньо, але на якомусь етапі інструмент було вирішено вдосконалити. Відтепер міліметровий електрод отримував закінчення у вигляді розгалуження з восьми більш тонких електродів діаметром 50 мкм. Це дозволило збільшити точність замірів аж до фіксації сигналу від порівняно невеликих груп нейронів. Були також розроблені методи, що дозволяють відфільтрувати з «колективного» шуму сигнал, що посилається однією-єдиною нервовою клітиною мозку. Все це було зроблено вже не в медичних, а в суто наукових цілях.
Що таке пластичність мозку?
Пластичністю мозку називається приголомшлива здатність нашого органу мислення пристосовуватися до обставин, що змінюються. Якщо ми навчаємося будь-якому навичці і інтенсивно тренуємо мозок, в області мозку, що відповідає за цю навичку з'являється утовщення. Нейрони, що знаходяться там, створюють додаткові зв'язки, закріплюючи знову отримані вміння. У разі ураження життєво важливої ділянки мозку, мозок часом заново розвиває втрачені центри в неушкодженій області.
Іменні нейрони в експериментах з мозком
Об'єктом досліджень ставали люди, які очікували операції з приводу епілепсії: поки впроваджені в кору електроди зчитували сигнали від нейронів для точного визначення зони хірургічного втручання, попутно проводилися досить цікаві експерименти з мозком і свідомістю. І це був той самий випадок, коли реальну користь науці принесли ікони поп-культури - голлівудські зірки, чиї образи легко впізнавані більшістю населення планети. Співробітник Іцхака Фріда - лікар і нейрофізіолог Родріго Кіан Кірога - демонстрував випробовуваним на екрані свого ноутбука добірку широко відомих зорових образів, серед яких були як популярні особистості, так і знамениті споруди, на кшталт оперного театру в Сіднеї. При показі цих картинок в мозку спостерігалася електрична активність окремих нейронів, причому різні образи «включали» різні нервові клітини. Наприклад, був встановлений «нейрон Дженніфер Еністон», який «вистрілював» щоразу, коли на екрані виникав портрет цієї актриси романтичного амплуа. Яке б фото Еністон не демонстрували випробовуваному, нейрон «її імені» не підводив. Більш того, він спрацьовував і тоді, коли на екрані з'являлися кадри з відомого серіалу, в якому актриса знімалася, нехай навіть її самої в кадрі не було. А ось при вигляді дівчат, лише схожих на Дженніфер, нейрон мовчав.
Одне з найбільш незвичайних відкриттів після експериментів з мозком і свідомістю - «нейрон Дженніфер Еністон».
Досліджувана нервова клітина, як виявилося, була пов'язана саме з цілісним чином конкретної актриси, а зовсім не з окремими елементами її зовнішності або одягу. І це відкриття давало якщо не ключ, то підказку до розуміння механізмів збереження довготривалої пам'яті в людському мозку. Єдине, що заважало просуватися далі, - ті самі міркування етики і права, про які говорилося вище. Вчені не могли розмістити електроди ні в яких інших областях голови для продовження експериментів над мозком, крім тих, що піддавалися передопераційному дослідженню, та й саме це дослідження мало обмежені медичним завданням часові рамки. Це дуже ускладнювало пошуки відповіді на питання, чи дійсно існує нейрон Дженніфер Еністон, або Бреда Пітта, або Ейфелевої вежі, а може бути, в результаті замірів вчені випадково натикалися лише на одну клітку з цілої пов'язаної один з одним синаптичними зв'язками мережі, що відповідає за збереження або впізнавання певного образу.
Гра з зображеннями
Як би там не було, експерименти над мозком і свідомістю продовжилися, і до них підключився Моран Серф - особистість вкрай різнобічна. Ізраїльтянин за походженням, він спробував себе в ролі бізнес-консультанта, хакера і одночасно інструктора з комп'ютерної безпеки, а ще художника і автора коміксів, письменника і музиканта. Ось ця людина зі спектром талантів, гідною епохи Відродження, взялася створити на основі «нейрона Дженніфер Еністон» і йому подібних щось на зразок нейромашинного інтерфейсу. В якості випробовуваних і на цей раз виступили 12 пацієнтів медичного центру ім.Рональда Рейгана при Каліфорнійському університеті. В ході передопераційних досліджень їм впровадили в область серединної скроневої частки по 64 окремих електрода. Паралельно почалися експерименти.
<"